Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Фаренбрух А. -> "Солнечные элементы: Теория и эксперимент" -> 13

Солнечные элементы: Теория и эксперимент - Фаренбрух А.

Фаренбрух А., Бьюб Р. Солнечные элементы: Теория и эксперимент — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 280 c.
Скачать (прямая ссылка): solnechnieelementiteoriyaiexperement1987.djvu
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 130 >> Следующая

фото-ЭДС нарный света и облученность (10-8-10_3 с)
Ток, возбуждае- То же Длина волны exp[-a(A)x] L >0,1 мкм
мый световым света
пучком
Ток, наведенный 11 Расстояние Инжекция в L > 0,2 мкм
электронным между источ- точке
пучком ником носителей и коллектором
в табл. 1.2. Опубликован обзор [Graff, Ficher, 1979] методов измерений времени жизни носителей заряда в кремниевых солнечных элементах.
1.6.1. Измерения т методом Хайнса—Шокли при наличии электрического поля
Одним из первых методов определения подвижности и времени жизни носителей был метод, предложенный Хайнсом и Шокли [Haynes, Shockley, 1951]. С помощью короткого импульса света с энергией, близкой к ширине запрещенной зоны полупроводника, иди импульса рентгеновского излучения в тонкий спой полупроводникового стержня инжектируют носители заряда (см. рис. 1.2). Под действием электрического поля ’’пакет” неосновных носителей перемещается вдоль образца, и соответствующий сигнал измеряют с помощью контактного зонда. Максимальное значение на кривой пространственного распределения носителей уменьшается
29
вследствие их диффузии и рекомбинации, причем форму кривой можно описывать соотношением [Haynes, Shockley, 1951]
«p (х, t) = [N0j(4itD„t)1'1] exp{— [(* -t- цб t)2/(4D„/)] - t/т} + np0.
(1.30)
Здесь N0 - общее количество инжектированных носителей (по отношению к единице площади) в начальный момент. По характеру уменьшения максимума и изменения всей кривой распределения носителей с течением времени можно определять значения т не менее 10“7 с. Применимость этого метода обсуждается в [Durrant, 1955; Spitzer е. а., 1955].
При использовании этого и некоторых других методов измерения т наблюдаемое время жизни носителей может оказаться существенно заниженным под влиянием поверхностной рекомбинации в образцах с высоким отношением площади поверхности к объему или в том случае, когда излучение поглощается вблизи поверхности. По этой причине образцы следует облучать светом с энергией, незначительно превышающей ширину запрещенной зоны; при измерениях параметров Si между источником излучения и образцом располагают тонкую кремниевую пластину, которая служит фильтром по отношению к падающему излучению.
1.6.2. Затухание фотопроводимости
При использовании этого метода весь образец подвергают воздействию короткого импульса слабо поглощаемого света, проникающего на большую глубину, стараясь обеспечить при этом максимальную степень однородности освещения. Концентрация избыточных носителей
Апр=пр- Про = Aripj ехр(-//т„),
где Дripi — их концентрация при t =0. Аналогичное соотношение справедливо и для дырок, имеющих время жизни тр. Удельную проводимость образца можно представить в виде
° = Ч [(лро + Аир) Дп + (Рро + ДРр) Мр] ¦
В материале p-типа, как правило, Длр = Дрр> Дрр -4 рр0 и пр0 <рр0, поэтому при отсутствии захвата носителей ловушками т„ = тр =т, и изменение удельной проводимости под действием импульса света оказывается связанным с г следующим образом:
Ao = qAnpQi„ +Hp)=qAnpi(n„ + др)ехр(-Г/т). (1.31)
Если к образцу приложено постоянное электрическое поле, то время жизни носителей определяется по графику зависимости фототока от времени. Поскольку Да обычно существенно меньше темновой удельной проводимости материалов, используемых в солнечных элементах, необходимы световые импульсы большой интенсивности, и, кроме того, могут потребоваться измерения при переменном электрическом поле. Данный метод позволяет определять значения т > 10"6 с.
В обоих рассмотренных методах время затухания светового импульса должно быть существенно меньше измеряемого времени жизни носителей.
30
Рис. 1.9. Изменение зависимости удельной фотопроводимости А а от времени t под влиянием процессов захвата и поверхностной рекомбинации носителей при сильном поглощении света: /-5 = 0, захват носителей отсутствует; 2 -
5 яг 10* см/с; 3 - захват носителей
В качестве источников излучения применяют газоразрядные ксеноновые импульсные лампы, устройства, снабженные вращающимися зеркалами, и импульсные генераторы рентгеновского излучения. При возбуждении избыточных носителей синусоидально модулированным (например, с помощью ячейки Керра) лазерным излучением с частотой модуляции w между сигналом фотопроводимости и световым сигналом возникает фазовый сдвиг на угол в, причем tg в = шт. Этот метод позволяет измерять значения времени жизни носителей не менее 1(Г8 с.
Релаксацию фотопроводимости можно наблюдать непосредственно, применяя омические контакты, или косвенным путем по поглощению микроволнового излучения [Larrabee, 1960; Atwater, 1961], с помощью емкостных измерений [Weingarten, Rothberg, 1961], по поглощению света свободными носителями заряда [Harrick, 1956] или по фотолюминесценции [Vilms, Spicer, 1965].
Наличие ловушек для носителей заряда может оказывать существенное влияние на постоянную времени процесса затухания фотопроводимости, измеряемую с помощью данного и других методов, вследствие чего получаемое время жизни носителей оказывается намного больше реального значения. Измерения дают достоверные результаты при равенстве значений времени жизни электронов и дырок, что реализуется при межзонной рекомбинации или при кратковременном (по сравнению с временем жизни) захвате носителей ловушками, расположенными в середине запрещенной зоны. Если же продолжительность пребывания носителей на ловушечных уровнях превышает их время жизни, то измеряемая постоянная времени определяется главным образом временем, необходимым для опустошения ловушек. Процессы, связанные с захватом носителей, сложны для описания, поэтому желательно их исключить посредством выбора соответствующих экспериментальных условий. Влияние процессов захвата и поверхностной рекомбинации носителей заряда на фотопроводимость иллюстрирует рис. 1.9. Как правило, при высоких уровнях инжекции эффект захвата носителей проявляется слабо, поскольку концентрация свободных носителей превышает концентрацию ловушечных уровней, и в этих условиях возможно насыщение ловушек носителями заряда. Теоретический анализ влияния процесса захвата носителей заряда на фотопроводимость выполнен Ван Рузброком и Роузом [Van Roosbroeck, 1960; Rose, 1963].
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 130 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed